Matériaux

Des chercheurs conçoivent des métamatériaux plus résistants et extensibles

Les métamatériaux sont des matériaux artificiels capables de présenter des propriétés intéressantes grâce à la combinaison de différentes structures microscopiques. Jusqu’à présent, les recherches se concentraient principalement sur des structures rigides et solides, au détriment de la flexibilité. Les chercheurs du MIT s’orientent désormais vers le développement de métamatériaux à la fois résistants et extensibles, grâce à l’impression 3D.

Les hydrogels ont joué un rôle clé dans l’émergence des métamatériaux flexibles. Généralement mous et gelifiés, un groupe de recherche du MIT a mis au point un hydrogel capable de conserver sa souplesse tout en restant durable. Cette performance est obtenue en reliant chimiquement différents réseaux de polymères, par exemple en combinant un réseau rigide avec un réseau flexible. Inspiré par cette approche, le Dr Carlos Portela, professeur au MIT, a entrepris de combiner différentes structures de réseau dans les métamatériaux pour créer de nouvelles architectures microscopiques.

La structure du matériau « vu de loin » (Crédits photo : MIT)

Le nouveau matériau est constitué d’une base rigide et cassante en polymères de plexiglas, organisée en une structure réticulaire. Autour de cette base, les chercheurs ont créé un « réseau en forme de spaghettis » fabriqué avec le même matériau. À l’état brut, ces montants microscopiques sont rigides et peu flexibles, mais grâce à leur tissage unique via l’impression 3D, la structure dans son ensemble devient extensible.

Ce « double réseau » peut être étiré jusqu’à quatre fois sa longueur sans se rompre complètement, alors qu’un polymère classique se casse immédiatement. Le Dr Portela qualifie cette avancée de révolutionnaire, précisant : « Il est possible d’imprimer un double réseau en métal ou en céramique et d’obtenir les mêmes avantages. Les structures deviennent beaucoup plus résistantes à la rupture et nettement plus extensibles ». La conception du réseau peut donc être appliquée à d’autres matériaux tels que le verre, la céramique ou le métal. Cette performance repose entièrement sur l’architecture du métamatériau : en cas de rupture, le poids n’est pas supporté par les entretoises, mais redistribué aux structures en spirale, ce qui empêche une casse immédiate et permet une utilisation continue. L’équipe a même introduit volontairement des « défauts » et des trous dans le métamatériau, qui se sont révélés augmenter la stabilité globale de la structure.

Les applications potentielles pourraient inclure des tissus indéchirables, des semi-conducteurs flexibles, des boîtiers de puces, des structures de soutien pour la croissance des cellules tissulaires, et bien plus encore. Vous trouverez plus d’informations ICI.

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*Crédits de toutes les photos : MIT

Carla C.

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